关键词： 量子线   电磁场   介观瞬态输运   散射矩阵  

摘要： 量子线(纳米线)系统中的电子输运一直是人们非常关心的问题，因为它不仅是一个重要的基础物理问题，而且有着潜在的应用前景，它将是今后纳米电路、纳米器件的重要物理基础。本文以采用自由电子模型，用Landauer-Büttiker输运理论和散射矩阵方法分别研究了几何形状不同的量子线电子输运的性质和直量子线分别受到横向极化电磁场照射时的电子输运性质以及解析的推导了直量子线在纵向极化电磁场照射下的电子透射率公式。 全文共分为五章。第一章简要介绍了介观输运有关的基本理论和散射矩阵方法。 第二章运用散射矩阵方法研究了几何参数对量子线电子输运的影响。分别考虑宽-窄-宽型和窄-宽-窄型两种不同的形状。我们发现这两种形状量子线的输运性质截然不同，得到的结论是：1．对宽-窄-宽型量子线我们预计了电子波函数的干涉现象，出现相干输运。2．对窄-宽-窄型量子线我们预计了在量子线中出现束缚态，透射率出现零点现象。 第三章用量子光学中光场和原子相互作用方法求解含时Shr(?)dinger方程，并用含时模式匹配散射矩阵方法研究了直量子线在横向极化(电场垂直于量子线)太赫兹电磁场部分辐照下的电子输运性质，得出电磁辐射对电子纵向运动的阻塞效应。论证了当外场频率与量子线横向能级间隔匹配时：1．在辐照区内电子在横向态的布居产生空间上的Rabi振荡；2．电磁辐照的区域类似于一个散射势，透射率随电子入射能量的变化曲线产生一个反常的台阶结构。 第四章用处理受激光辐照量子阱问题的散射方法求解含时Shr(?)dinger方程同样利用含时模式匹配散射矩阵方法解析的推导了量子线在纵向极化电磁场辐照下的电子透射率公式。 第五章我们对本文的工作进行了简要的总结，并对这一研究领域的发展前景作了简要的展望。 第二至第四章是本工作的主要创新之处。

关键词： 碳纳米管   量子输运   碳单质形态   理论物理   窄带半导体  

摘要： 碳纳米管是新发现的碳元素的另一种单质形态。它具有纳米数量级直径和微米数量级长度的圆柱面的外形。碳纳米管可以看作是由正六边形格子的石墨结构卷曲而成，具有很高的旋转对称性和平移周期性，因此具有优良的力学和电学性质。碳纳米管既可以表现为金属性质及半金属性质、又可表现为窄带半导体性质，完全取决于它的螺旋度和直径。甚至在同一根碳纳米管的不同区域，它也可以展现不同的电学性质，是量子力学基本原理不可多得的理想的实验样品。基于碳纳米管在纳米光电子学及分子器件量子计算机方面潜在的应用前景，碳纳米管的物理性质研究成为当前凝聚态物理和材料科学的前沿热点课题。\n 本文主要从理论上研究碳纳米管的结构性质和电子输运性质。探讨了碳纳米管的几何结构与电子性质的关系、多壁和单壁碳纳米管圆环的形成机理、多壁碳纳米管中电子输运的弱局域化现象、碳纳米管的分子内异质结的电子结构及其对电子输运性质的影响、单壁碳纳米管中电子的弹道输运以及电极与碳纳米管间的界面散射所引起的量子干涉对碳纳米管量子电导的影响等内容。论文共分为五章：\n 第一章为引言。这一章对碳纳米管研究的发展历史，碳纳米管的合成方法、研究现状，它的基本性质及应用前景作了简单的评述。\n 第二章为碳纳米管的几何与电子结构。首先利用Bloch定理推导出了石墨层的能带结构，再利用石墨能带折叠法求出了碳纳米管的能带和色散关系。由此证明碳纳米管可以表现为金属性的、也可以表现为窄带半导体性质，完全取决于它的螺旋度和直径。在金属性质碳纳米管的费米面附近，得到了简化的能量色散关系。\n 第三章为碳纳米管环的形成机制。在这一章中我们运用连续介质弹性理论模型探讨了碳纳米管环的形成机制。我们的结果表明多壁碳纳米管环的形成是由于层间的vanderWaals互作用能量、多壁碳纳米管的最外及最内表面的表面能、碳纳米管相对于石墨平面的卷曲能量、及碳纳米管相对于直管的弯曲弹性能量的竞争结果。形成过程是满足总的形成自由能为零的自组织过程。单壁碳纳米管环的形成是为了悬挂键的重新成键以降低系统的总能量。所形成的单壁碳纳米管环的半径所对应的成形阈能最小。\n 第四章为弱局域化效应与多壁碳纳米管的磁电阻。这一章中我们介绍了AB效应与AAS效应的基本特征，并且在弱局域化模型的框架下建立了一个围绕碳纳米管管轴传播多圈的电子分波的多圈量子干涉模型，解释了在较大直径的多壁碳纳米管电子输运实验中观测到的磁电阻随磁通量的高频振荡。\n 第五章为单壁碳纳米管的量子输运。与宏观的电路器件不同，电子通过单壁碳纳米管时的输运过程不再是由经典的扩散方程决定，而是一个由量子力学描述的复杂过程。在第一节中我们给出了由紧束缚近似Green函数方法计算单壁碳纳米管的量子输运过程的详细推导。第二节中我们利用第一节中介绍的方法计算了几种典型的单壁碳纳米管分子内异质结的电子结构和输运性质。计算结果表明金属－半导体异质结的界面处有局域束缚态，输运性质等效于一量子点。金属－金属结的输运性质很有趣。在费米面附近，两个金属性质的碳纳米管连接起来不一定仍表现为金属行为。金属－金属结的电导对两个碳纳米管的连接方式非常敏感。第三节中我们探讨了单壁碳纳米管电子共振腔的量子电导随门电压振荡的起因。计算结果表明了电导随门电压快振荡及慢振荡背景都是金属碳纳米管的本征属性所引起的电子波的量子干涉所致。缺陷和无序都对规则的快慢振荡不利。实验中观测到的深的电导下落则来源于吸附在碳纳米管表面的杂质原子。第四节中我们研究了公度的(5，5)@(10,10)、(9，0)@(18,0)与非公度的(9，0)@(10,10)和(5，5)@(18,0)双壁碳纳米管(DWNTs)的管壁耦合及其电极界面散射对它的量子输运性质的影响。对于公度的双壁碳纳米管(5，5)@(10,10)和(9，0)@(18,0)，管壁间耦合和电极界面散射都能导致量子电导的振荡。而对于非公度的DWNTs(9，0)@(10,10)和(5，5)@(18,0)管，量子电导随门电压的振荡不会由管壁间耦合产生、但是可由电极界面散射激发。外管壁为Zigzag管型的DWNTs不会出现背景慢振荡。

关键词： Ge量子点   Si基光电子   自组织纳米微结构   异质外延生长  

摘要： 在当今Si基光电子研究中,SiGe材料系自组织Ge量子点是最有希望对Si材料运用能带工程实现人工改性的途径之一。Ge在Si上 4.2 %的晶格失配可以制造大小尺寸不同的纳米结构,还可适应其他多种器件需要。对自组织Ge量子点的形成过程、形貌演化、光学和电学性质,以及提高量子点平面排布有序性的方法进行了系统的分析和研究,并着重介绍了实验中发现的新现象、新模型和新方法,其中包括量子点的反常形状跃迁、自覆盖效应、Ge/Si量子点的II型能带结构。

关键词： SOA   偏振无关   TM模增益   混合应变量子阱  

摘要： 采用MOCVD外延交替生长了压应变、张应变InxGa1-xAsyP1- y多量子阱材料 ,对应1.3μm波段 平均应变量 - 0 .16 % ,周期 11nm 采用三个周期外延材料的芯片制作的LD 。

关键词： 低维半导体材料   量子线   应用   综述  

摘要： 综述半导体量子线材料的最新动态和发展趋势。

关键词： SILICA   QUANTUM dots   QUANTUM electronics   POLYSTYRENE  

摘要： Rapid and precise doping of mesoporous silica beads has been achieved with luminescent quantum dots, leading to 1-2 orders of magnitude improvements over the results previously achieved with polystyrene latex beads. A surprising finding is that multivalent hydrophobic interactions provide a strong driving force for efficient partitioning and immobilization of surfactant-coated quantum dots in the silica nanopores. The results indicate that the doping levels are so quantitative and precise that at least 30 ratios are distinguishable with two colors of quantum dots and that over 1000 ratios are possible with only three colors. By integrating mesoporous structures and quantum-confined particles, this work opens new possibilities in developing encoded or "smart" nanocomposite materials for multiplexed bioassay, high-throughput screening, and military security applications.

关键词： 纳米材料   半导体量子点材料   纳米半导体材料   IV族量子点材料   Ⅲ-Ⅴ族量子点材料   II—VI族量子点材料  

关键词： 锂离子二次电池   正极材料   镍酸锂   量子化学   从头计算   开路电压   迁移   能带  

摘要： 利用周期性体系的Hartree-Fock方法计算了以LiC6/LiNiO2锂离子二次电池的平均电压,结果与实验值相差+15%。计算表明,NiO2中嵌入一个Li原子变成LiNiO2后,负电荷主要从Li转移到O上,转移到Ni上的负电荷仅约20%,讨论了其对Jahn-Tell效应的影响。以Li0.5NiO2作为嵌锂中间物的代表,研究了锂离子的可能迁移路径。通过对NiO2和LiNiO2的电子态密度的计算,研究了NiO2在嵌锂过程中的能带变化及其对电极的电化学性质的影响。

关键词： 缓冲层   多量子阱材料   GaAs/Ga1-xAlxAs共振态   密度   格林函数方法   MQW器件   复合材料  

摘要： 从理论上研究缓冲层的厚度和特性对多量子阱材料 (GaAs/Ga1-xAlxAs)中的共振态的影响 ,利用界面响应理论的格林函数方法 ,计算了局域和总电子态密度以及电子对结的穿透率 ,展示了缓冲层特性对态密度特征峰、穿透率的影响。结果表明 。

ISBN: (纸本)7040119676